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摘要：针对LNG的低温深冷和易燃易爆的特性，笔者结合多年的工作经验，阐述了如何能通过计算机、控制器、仪表、设备等产品和配套系统，来有效地、安全地管理LNG气化站的生产运营。
关键词：LNG站；安全技术；管理
中图分类号： S782.15 文献标识码： A 文章编号：
一、引言
LNG（液化天然气）目前已成为无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。LNG气化站凭借其建设周期短、投资规模小以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。
二、液化天然气的主要特性
天然气的主要成分为CH4，CH4是一种可压缩且易燃的气体，具有无毒无腐蚀相对密度较小等特性。CH4常温常压下沸点是-162℃，其在液态形式下的相对密度为0.43~0.48，气液体积比为625∶1，空气中的爆炸极限为5%~15%。天然气中除了CH4外，还存在少量的乙烷、丙烷和N2等。根据欧洲国家的相关标准，液态天然气中CH4的含量应高于75%且氮含量少于5%。
（一）易燃性
其在约-160℃的低温环境下，燃烧体积比为6%~13%，燃烧速度大约在0.3m/s。因此，在空间较大的环境下，液态天然气以及其BOG很少会发生燃烧而爆炸。在遇到火源后，天然气会处于低速燃烧的状态，且燃烧会扩散到氧气所及的地方。但若周围空间有限，天然气与周围空气混合达到爆炸极限时，也会发生爆炸事故。
（二）低温性
液化天然气可以实现常压低温存储，常压下其沸点约为-162℃，正是液化天然气的这个低温特性，使得其在存储、运输、使用等过程中均是在低温下进行的。另外，针对这一特性，要特别注意在对液化天然气进行低温处理时，首先要注意系统在这一环境下其设备和管道材料的低温性能，避免低温造成材料的硬脆断裂和收缩等问题；其次，要注意低温环境下产生的翻腾问题（同一个储气罐中，不同成分的超低温液体在吸热蒸发作用下，两个液层之间传质传热，从而发生上下剧烈对流混合，短时间内急剧产生大量蒸汽，造成罐内压力急剧增加，罐体受损）；最后要注意系统的冷温控制、BOG处理以及低温泄露（针对金属罐体出现的热胀冷缩，在超低温的环境下，罐体的一些金属部件会出現冷缩现象。
（三）快相变性
液化天然气由于其低温特性，在与周围介质，如与水接触时，难免会出现快速的相态转变。当两种温度相差十分悬殊的液体接触时（通常情况下高温的液体是低温液体沸点温度的111倍以上），低温液体表面层温度急速上升，高温液体在极短的时间内产生大量蒸汽，就像水落在烧红的铁块上的状况。当液化天然气发生泄漏与水发生接触时，就会出现这种现象。液化天然气流进水中，产生强烈的对流传热，如果周围的空间有限，这种快速的相态转变会产生严重的爆炸事故。
三、液化天然气的常见储运方式
由于天然气的低温特性，给其储藏以及运输带来了极大的便利。液化天然气的储罐共分为四类：地上罐、半地下罐、地下罐和地下洞穴储罐。液化天然气的运输主要有三种方式：车运、船运和管道运送。
（一）液化天然气储罐
地上罐最常见的为双层金属罐，即外层为碳钢外壳，内层为含镍9%的钢板，内外环形设计，充填氮气的珍珠岩绝热层。
半地下罐指介于地上和地下之间的储罐。这类储罐不需要在周围建护堤，同时兼具地上和地下储罐的优点。部分半地下罐采用内罐为含镍9%的钢板，外罐混凝土的建造方式。
地下罐通常采用先进的内部深挖以及泥土提升系统。通常采用高强度的混凝土填筑，钢顶为预制好的且内壁用不锈钢板。
地下洞穴储罐指将液化天然气存储在岩石之中的地下洞穴内。
（二）液化天然气运输
液化天然气的槽车运输。槽车运输意义重大，它是连接天然气液化工厂生产与使用的枢纽。对于运量不大、距离较近的液化天然气输送，一般采用槽车运输的方式。随着我国铁路网铺设的逐渐健全，铁路槽车运输将更优于公路运输。
液化天然气的船舶运输。一直以来，在液化天然气贸易中，游轮的远洋运输为液化天然气的主要运输方式。其具有运量大、安全系数高、可操控性强等一系列优点，尤其近半个世纪来，造船工艺的进步以及国际航线准确规划，使得液化天然气的远洋运输成本大幅下降，运输能力大幅提高。
液化天然气的管道输送。由于管道低温技术以及经济、环境的差异性等原因，世界上3/4的天然气仍然采用常态的管道运输方式。随着经济的发展，科技的进步，相信在不久的将来，长距离液态天然气的管道输送终将面世。
四、液化天然气储运中的安全技术及管理措施
液态天然气的储运过程中，安全性最重要。针对这一要求，建议从储罐类型、材料以及布局的选择，罐内蒸汽压力的控制，储罐内安全配件的设置等方面一一重点考虑安排，不断改进完善，将液化天然气储运事故率降到最低。
（一）液化天然气储运设施材料选择。
针对液化天然气的-162℃的超低温，必须保证其储运材料的耐超低温性能，且要保证在极低的温度下，不能失去韧性以及低温缩胀问题。据了解，目前国外对与液化天然气直接接触的内槽或内壁主要采用镍钢，储罐材料为36%的镍钢材料。
（二）液态天然气储运设施设计
隔热处理。就热方式来划分，目前共分为：高真空隔热、普通堆积隔热、真空多空隔热、有间隔物的高真空多层隔热和无间隔物高真空多层隔热五类。目前低温储槽主要采用真空粉末隔热，部分槽车中也有使用高真空多层隔热的方式。
安全控制设施。虽然对储罐的材料以及隔热等方面做了众多的可行性设计，但是液化天然气每天仍然会有0。15%~0。3%的蒸发量，这就会升高储槽内的压力值，产生了安全隐患。因此，为了保证存储的安全，可采用再液化装置来将蒸发的天然气再液化以保证储罐内的压力值趋于正常。同时，储罐内还要设计添加温度、压力、液位计测量以及报警灯装置，以提高安全系数。
五、LNG站安全管理（LSMS）系统的应用
（一）LNG安全管理系统
LSMS（LMGSafetyManagementsystem）基于以上要求，如何能通过一体化解决方案，解决诸如LNG气化站的安全生产问题，我们研发了一套行之有效的管理系统，并在若干项目中顺利应用，起到了良好的效果，其核心功能为：
数据采集功能采集和处理LNG站内各监测仪表的数据，如：LNG储罐的压力、液位、大气温度、进出口切断阀的阀位、气化器前后压力、温度、气体流量等，通过LSMS系统（LNGSafetyLNG安全管理系统）对采集的数据进行处理后可随时查询LNG站各设备运行的情况，并形成管理报表；2）故障及异常报警和报警处理功能当LNG站设备出现异常时，LSMS系统会及时监测并判断异常情况，并将报警信息迅速反馈到调度控制中心，通知调度人员到现场处理或者连锁LSMS的ESD系统（EmergencyShutdownSystem紧急停车系统）。
（二）LNG安全管理系统组成
LSMS组成LSMS系统根据功用，其结构可以划分为三大系统：
SCS系统（站控系统）：其主要完成正常生产过程控制；2）SIS系统（安全仪表系统）：其主要包含FGS系统（火灾和气体报警系统）和ESD系统（紧急停车系统）；3）SPS系统（安全防范系统）：其主要视频监控、电子围栏、电子巡更等子系统。
（三）SCS系统（站控系统）
SCS系统主要由仪表检测及计算机监控两部分系统组成，完成所在LNG贮存气化站的数据采集、连锁保护、切断控制、流量计量等任务。
六、结语
LSMS系统已成功在国内应用多年，2005年深圳美视电厂总管式增压40kfg，气化量48，000Nm3/h，2007年深圳燃气集团梅林LNG应急调峰站单元式增压20kfg，气化量小时40，000Nm3/h，2008年南京港华两个2500m3LNG子母罐气化站均已应用该系统。均取得了较好的效果。
参考文献：
[1]张红威，王启昆.G气化站技术安全分析[J]。煤气与热力，2011，29（4）：B12-B15。
[2]赵淑君，朱万美，王丽娟。LNG的应用与气化站设计的探讨[J]。煤气与热力，2012，25（8）：36-38。
[3]王蕾。LNG气化站的安全设计[J]。煤气与热力，2012，25（6）：30-33。
关键词：LNG站；安全技术；管理
中图分类号： S782.15 文献标识码： A 文章编号：
一、引言
LNG（液化天然气）目前已成为无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。LNG气化站凭借其建设周期短、投资规模小以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。
二、液化天然气的主要特性
天然气的主要成分为CH4，CH4是一种可压缩且易燃的气体，具有无毒无腐蚀相对密度较小等特性。CH4常温常压下沸点是-162℃，其在液态形式下的相对密度为0.43~0.48，气液体积比为625∶1，空气中的爆炸极限为5%~15%。天然气中除了CH4外，还存在少量的乙烷、丙烷和N2等。根据欧洲国家的相关标准，液态天然气中CH4的含量应高于75%且氮含量少于5%。
（一）易燃性
其在约-160℃的低温环境下，燃烧体积比为6%~13%，燃烧速度大约在0.3m/s。因此，在空间较大的环境下，液态天然气以及其BOG很少会发生燃烧而爆炸。在遇到火源后，天然气会处于低速燃烧的状态，且燃烧会扩散到氧气所及的地方。但若周围空间有限，天然气与周围空气混合达到爆炸极限时，也会发生爆炸事故。
（二）低温性
液化天然气可以实现常压低温存储，常压下其沸点约为-162℃，正是液化天然气的这个低温特性，使得其在存储、运输、使用等过程中均是在低温下进行的。另外，针对这一特性，要特别注意在对液化天然气进行低温处理时，首先要注意系统在这一环境下其设备和管道材料的低温性能，避免低温造成材料的硬脆断裂和收缩等问题；其次，要注意低温环境下产生的翻腾问题（同一个储气罐中，不同成分的超低温液体在吸热蒸发作用下，两个液层之间传质传热，从而发生上下剧烈对流混合，短时间内急剧产生大量蒸汽，造成罐内压力急剧增加，罐体受损）；最后要注意系统的冷温控制、BOG处理以及低温泄露（针对金属罐体出现的热胀冷缩，在超低温的环境下，罐体的一些金属部件会出現冷缩现象。
（三）快相变性
液化天然气由于其低温特性，在与周围介质，如与水接触时，难免会出现快速的相态转变。当两种温度相差十分悬殊的液体接触时（通常情况下高温的液体是低温液体沸点温度的111倍以上），低温液体表面层温度急速上升，高温液体在极短的时间内产生大量蒸汽，就像水落在烧红的铁块上的状况。当液化天然气发生泄漏与水发生接触时，就会出现这种现象。液化天然气流进水中，产生强烈的对流传热，如果周围的空间有限，这种快速的相态转变会产生严重的爆炸事故。
三、液化天然气的常见储运方式
由于天然气的低温特性，给其储藏以及运输带来了极大的便利。液化天然气的储罐共分为四类：地上罐、半地下罐、地下罐和地下洞穴储罐。液化天然气的运输主要有三种方式：车运、船运和管道运送。
（一）液化天然气储罐
地上罐最常见的为双层金属罐，即外层为碳钢外壳，内层为含镍9%的钢板，内外环形设计，充填氮气的珍珠岩绝热层。
半地下罐指介于地上和地下之间的储罐。这类储罐不需要在周围建护堤，同时兼具地上和地下储罐的优点。部分半地下罐采用内罐为含镍9%的钢板，外罐混凝土的建造方式。
地下罐通常采用先进的内部深挖以及泥土提升系统。通常采用高强度的混凝土填筑，钢顶为预制好的且内壁用不锈钢板。
地下洞穴储罐指将液化天然气存储在岩石之中的地下洞穴内。
（二）液化天然气运输
液化天然气的槽车运输。槽车运输意义重大，它是连接天然气液化工厂生产与使用的枢纽。对于运量不大、距离较近的液化天然气输送，一般采用槽车运输的方式。随着我国铁路网铺设的逐渐健全，铁路槽车运输将更优于公路运输。
液化天然气的船舶运输。一直以来，在液化天然气贸易中，游轮的远洋运输为液化天然气的主要运输方式。其具有运量大、安全系数高、可操控性强等一系列优点，尤其近半个世纪来，造船工艺的进步以及国际航线准确规划，使得液化天然气的远洋运输成本大幅下降，运输能力大幅提高。
液化天然气的管道输送。由于管道低温技术以及经济、环境的差异性等原因，世界上3/4的天然气仍然采用常态的管道运输方式。随着经济的发展，科技的进步，相信在不久的将来，长距离液态天然气的管道输送终将面世。
四、液化天然气储运中的安全技术及管理措施
液态天然气的储运过程中，安全性最重要。针对这一要求，建议从储罐类型、材料以及布局的选择，罐内蒸汽压力的控制，储罐内安全配件的设置等方面一一重点考虑安排，不断改进完善，将液化天然气储运事故率降到最低。
（一）液化天然气储运设施材料选择。
针对液化天然气的-162℃的超低温，必须保证其储运材料的耐超低温性能，且要保证在极低的温度下，不能失去韧性以及低温缩胀问题。据了解，目前国外对与液化天然气直接接触的内槽或内壁主要采用镍钢，储罐材料为36%的镍钢材料。
（二）液态天然气储运设施设计
隔热处理。就热方式来划分，目前共分为：高真空隔热、普通堆积隔热、真空多空隔热、有间隔物的高真空多层隔热和无间隔物高真空多层隔热五类。目前低温储槽主要采用真空粉末隔热，部分槽车中也有使用高真空多层隔热的方式。
安全控制设施。虽然对储罐的材料以及隔热等方面做了众多的可行性设计，但是液化天然气每天仍然会有0。15%~0。3%的蒸发量，这就会升高储槽内的压力值，产生了安全隐患。因此，为了保证存储的安全，可采用再液化装置来将蒸发的天然气再液化以保证储罐内的压力值趋于正常。同时，储罐内还要设计添加温度、压力、液位计测量以及报警灯装置，以提高安全系数。
五、LNG站安全管理（LSMS）系统的应用
（一）LNG安全管理系统
LSMS（LMGSafetyManagementsystem）基于以上要求，如何能通过一体化解决方案，解决诸如LNG气化站的安全生产问题，我们研发了一套行之有效的管理系统，并在若干项目中顺利应用，起到了良好的效果，其核心功能为：
数据采集功能采集和处理LNG站内各监测仪表的数据，如：LNG储罐的压力、液位、大气温度、进出口切断阀的阀位、气化器前后压力、温度、气体流量等，通过LSMS系统（LNGSafetyLNG安全管理系统）对采集的数据进行处理后可随时查询LNG站各设备运行的情况，并形成管理报表；2）故障及异常报警和报警处理功能当LNG站设备出现异常时，LSMS系统会及时监测并判断异常情况，并将报警信息迅速反馈到调度控制中心，通知调度人员到现场处理或者连锁LSMS的ESD系统（EmergencyShutdownSystem紧急停车系统）。
（二）LNG安全管理系统组成
LSMS组成LSMS系统根据功用，其结构可以划分为三大系统：
SCS系统（站控系统）：其主要完成正常生产过程控制；2）SIS系统（安全仪表系统）：其主要包含FGS系统（火灾和气体报警系统）和ESD系统（紧急停车系统）；3）SPS系统（安全防范系统）：其主要视频监控、电子围栏、电子巡更等子系统。
（三）SCS系统（站控系统）
SCS系统主要由仪表检测及计算机监控两部分系统组成，完成所在LNG贮存气化站的数据采集、连锁保护、切断控制、流量计量等任务。
六、结语
LSMS系统已成功在国内应用多年，2005年深圳美视电厂总管式增压40kfg，气化量48，000Nm3/h，2007年深圳燃气集团梅林LNG应急调峰站单元式增压20kfg，气化量小时40，000Nm3/h，2008年南京港华两个2500m3LNG子母罐气化站均已应用该系统。均取得了较好的效果。
参考文献：
[1]张红威，王启昆.G气化站技术安全分析[J]。煤气与热力，2011，29（4）：B12-B15。
[2]赵淑君，朱万美，王丽娟。LNG的应用与气化站设计的探讨[J]。煤气与热力，2012，25（8）：36-38。
[3]王蕾。LNG气化站的安全设计[J]。煤气与热力，2012，25（6）：30-33。